fr.chemi3t
06-16-2013, 02:52 PM
تاکنون چنین پنداشته می‌شد که تنها سنگین‌ترین سیاه‌چاله‌ها می‌توانند به هنگامِ تشکیل‌شدن، انفجارهای پرتوی گاما تولید کنند و دیگر ستاره‌های میرنده که جرمِ کم‌تری دارند بدونِ هیچ‌گونه درخششی تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند. اما پژوهش‌گران دریافته‌اند که به هنگامِ رمبشِ ستاره‌های کم‌جرم‌تر که به ساختِ سیاه‌چاله‌هایی با جرمِ ستاره‌ای می‌انجامد نیز موجی کوبشی تولید می‌شود. برخوردِ این موجِ کوبشی با لایه‌های گازیِ پیرامونِ هسته‌ی ستاره به گسیلِ تابشی ضعیف اما همسان‌گرد منجر می‌شود که احتمالِ مشاهده‌ی آن بیش‌تر از انفجارهای پرتوی گاماست.
بنابر پژوهش‌های انجام شده در US می‌توان به کمکِ درخششِ کیهانی ویژه‌ای از تولدِ یک سیاه‌چاله باخبر شد. تاکنون چنین پنداشته می‌شد که به هنگامِ آغازِ فرآیندِ رمبشِ ستاره‌ها و ساختِ سیاه‌چاله‌ها، تنها سنگین‌ترین سیاه‌چاله‌ها می‌توانند انفجارهای پرتوی گاما تولید کنند، درحالی‌که دیگر ستاره‌های میرنده بدونِ هیچ‌گونه درخششی تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند، گویی در رخ‌دادی با نامِ «آنووا (unnova)» به یک‌باره از پهنه‌ی آسمانِ مرئی ناپدید می‌شوند. انفجارهای پرتوی گاما به صورتِ فورانِ پرتوهای باریکی از تابشِ الکترومغناطیسی، از دو قطبِ ستاره‌ی در حالِ رمبش به بیرون پرتاب می‌شوند. اما کارهای پژوهشیِ US نشان می‌دهند که آنووا (فرآیندی که در آن ستارگانی با جرمِ کم‌تر تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند) هم ممکن است درخششِ ویژه‌ی خود را داشته و به ستاره‌شناسان این امکان را بدهد که تولدِ سیاه‌چاله‌ای با جرمِ ستاره‌ای، و یا سیاه‌چاله‌هایی با جرمِ متوسط را نیز شاهد باشند.
همان‌گونه که تونی پیرو (Tony Piro) اخترفیزیک‌دانی از موسسه‌ی فن‌آوریِ کالیفرنیا و یکی از سرپرستانِ این کارِ پژوهشی می‌گوید: «اگرچه می‌دانیم سیاه‌چاله‌ها وجود دارند، اما درباره‌ی نشانه‌ای قابلِ مشاهده که لحظه‌ی تولدِ آن‌ها را گزارش دهد بسیار کم می‌دانیم». هنگامی که یک ستاره‌ی سنگین به پایانِ عمرِ خود می‌رسد هسته‌ی آن رمبیده، محتوای الکترون و پروتون آن در هم آمیخته و به نوترون تبدیل می‌شوند. پیش از آن‌که فرآیندِ رمبش به پایان رسیده و سیاه‌چاله تشکیل شود، ستاره‌ی در حالِ رمبش به جسمی بسیار چگال تبدیل می‌شود که ستاره‌ی نوترونی نامیده شده و به تندی نابود می‌شود (البته در مقیاسِ زمان‌هایی که فرآیندهای کیهانی به طول می‌انجامند).
درخشش‌های نشان‌گر
یکی از فرآورده‌های این رمبش، آزادسازیِ نوترون‌هاست که کاهشِ شدیدِ جرم‌انرژیِ هسته‌ی ستاره را سبب شده و این به نوبه‌ی خود، کاهشِ ناگهانیِ نیروی گرانشیِ ستاره را در پی دارد. لایه‌های گازی که هسته‌ی ستاره را در بر گرفته‌اند معمولاً از جنسِ هیدروژن هستند. کاهشِ نیروی جاذبه‌ی هسته‌ی ستاره، لایه‌های گازیِ پیرامون آن را تحتِ تاثیر قرار داده و سببِ ایجادِ موجی کوبشی می‌شود که با سرعتی بیش از ۳ میلیون کیلومتربرساعت از هسته‌ی ستاره دور شده و در فضا پیش می‌رود.
در پژوهش‌هایی که پیش‌تر توسطِ دو ستاره‌شناس به نام‌های الیزابت لاوگرو (Lovegrove Elizabeth) و استن ووزلی (Stan Woosley) از دانش‌گاهِ کالیفرنیا واقع در سانتاکروز انجام شده چنین پیش‌بینی شده که این موجِ کوبشی پوششِ گازیِ پیرامونِ هسته را گرم کرده و برافروختگیِ ویژه‌ای تولید کند که نزدیک به یک سال پایدار می‌ماند و می‌توان آن را به عنوانِ نشانه‌ای از تولدِ یک سیاه‌چاله انگاشت. اگرچه چنین رخ‌دادی در حدودِ یک میلیون بار درخشان‌تر از خورشیدِ ماست اما هم‌چنان ممکن است در مقایسه با دیگر ستارگان، کم‌نور به نظر برسد. پیرو توضیح می‌دهد: «حتی در کهکشان‌هایی که نسبتاً به ما نزدیک‌ترند ممکن است این روی‌داد به سختی دیده شود».
نشانه‌ای مستقل از جرم سیاه‌چاله
با این وجود پیرو در بررسیِ تازه‌اش نشانه‌ای دیگر (از تولدِ سیاه‌چاله‌ها) را مشخص کرده که آشکارسازیِ آن از رویِ زمین، ساده‌تر از مشاهده‌ی برافروختگیِ پیش‌بینی‌شده توسطِ الیزابت لاوگرو و استن ووزلی است. این نشانه نخستین درخششی‌ست که از برخوردِ موجِ کوبشی با لایه‌های بیرونیِ ستاره ایجاد می‌شود. در موردِ یک ابرغولِ سرخ که مادرِ یک سیاه‌چاله است این درخششِ گریزنده ۱۰ تا ۱۰۰ برابر روشن‌تر از برافروختگیِ پیش‌بینی‌شده در بررسی‌های الیزابت لاوگرو و استن ووزلی خواهد بود. قله‌ی (پیکِ) این درخشش نیز در طولِ موج‌های فرابنفش و مرئی بوده و می‌توان آن را از کهکشان‌های همسایه رصد کرد. پیرو برای physicsworld.com چنین توضیح می‌دهد: «اگر این درخششِ تازه‌پیش‌بینی‌شده دیده شود چگونگیِ تشکیلِ سیاه‌چاله‌ها را مستقل از این‌که چه جرمی دارند، آشکار خواهد کرد و ره‌یافتی تازه پیشِ روی پژوهش‌گران خواهد گذاشت که به کمکِ آن بتوانند این پدیده‌ی گرانشیِ شگفت را مطالعه و بررسی کنند».
کریس رینولدز (Chris Reynolds) استادِ ستاره‌شناسی از دانش‌گاهِ مریلند که در این پژوهش شرکت نداشته است چنین می‌گوید: «هم‌اینک عدمِ قطعیت‌های بسیاری درباره‌ی تشکیلِ سیاه‌چاله‌ها وجود دارد، هم در موردِ گونه‌ی ستاره‌هایی که تواناییِ تبدیل‌شدن به سیاه‌چاله را دارند و هم درباره‌ی خودِ روی‌دادِ تشکیلِ یک سیاه‌چاله و چگونگیِ مقایسه‌ی انفجارِ پرتوی گاما با انفجارِ ابرنواختری و آنووا». وی هم‌چنین می‌افزاید: «پژوهش‌های نظری مانندِ این مقاله در پیش‌بردِ جست‌وجوهای ما در سراسرِ آسمانِ شب، بسیار ارزشمند هستند چراکه هرگاه بدانیم چیزی که در پیِ آن هستیم چگونه است، گشتن و جست‌وجوی آن بسیار ساده‌تر می‌شود. در این مورد نیز دانستنِ این‌که تولدِ یک سیاه‌چاله به چه میزان درخشندگی تولید می‌کند، و یا این‌که این درخشش در چه بازه‌ی زمانی پدیدار می‌شود کمکِ بسیار سودمندی در روندِ جست‌وجو برای یافتن و رصد کردنِ فرآیندِ تولدِ یک سیاه‌چاله خواهد بود».
http://pnu-club.com/imported/2013/06/124.jpg دریچه‌ای تازه
رییم ساری (Re’em Sari) استادِ اخترفیزیک که در این پژوهش شرکت نداشته است چنین می‌گوید: «ما تاکنون چنین می‌پنداشتیم که انفجارهای پرتوی گاما بهترین نشانه برای تولدِ سیاه‌چاله‌هایی با جرمِ ستاره‌ای هستند. اما چنین انفجارهای سهمگینی بسیار کم‌یاب هستند و در راستای ویژه‌ای منتشر می‌شوند. بنابراین تنها یک فردِ خوش‌شانس از میانِ صد رصدکننده می‌تواند از مشاهده‌ی چنین انفجارهایی لذت ببرد. اما بنا بر این پژوهشِ تازه، موجِ کوبشیِ گریزنده‌ای که از ستاره‌ی مادر گسیل می‌شود گرچه نشانه‌ای ضعیف است، اما تابشی مشخص و همسان‌گرد بوده که رخ‌دادِ آن مکرر و احتمالِ مشاهده‌ی آن بیش‌تر است». ساری هم‌چنین می‌افزاید که اگر امکانِ آشکارسازیِ چنین رخ‌دادی وجود داشته باشد، دریچه‌ای تازه در زمینه‌ی مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌ها به روی ما گشوده خواهد شد.
هم‌اینک چالشِ پیشِ رو، مشاهده‌ی چنین درخششی در عمل است. بنا بر گفته‌های پیرو باید بتوانیم در هر سال، دستِ کم یکی از این درخشش‌ها را ببینیم. طرح‌های نقشه‌برداری (از آسمان) که با میدانِ دیدِ گسترده انجام می‌شوند و آسمان را برای مشاهده‌ی درخشش‌های نوریِ گذرا زیر نظر دارند، برای مشاهده و بررسیِ درخشش‌های ناشی از تولدِ سیاه‌چاله‌ها ایده‌آل هستند. یکی از این طرح‌های نقشه‌برداری طرحِ کارخانه‌ی سیارِ پالومار در دانش‌گاهِ کلتک (Transient Factory Caltech’s Palomar) است که پیرو در زمینه‌ی پژوهش درباره‌ی پدیده‌ی پیش‌بینی‌شده توسطِ خودش با این طرح هم‌کاری می‌کند. در بخشِ نظری هم پیرو در تلاش است تا با به کارگیریِ مدل‌های رایانه‌ای پیش‌رفته‌تر، این درخشش‌ها را با جزییاتِ بیش‌تری همانندسازی کند.
http://bigbangpage.com
بنابر پژوهش‌های انجام شده در US می‌توان به کمکِ درخششِ کیهانی ویژه‌ای از تولدِ یک سیاه‌چاله باخبر شد. تاکنون چنین پنداشته می‌شد که به هنگامِ آغازِ فرآیندِ رمبشِ ستاره‌ها و ساختِ سیاه‌چاله‌ها، تنها سنگین‌ترین سیاه‌چاله‌ها می‌توانند انفجارهای پرتوی گاما تولید کنند، درحالی‌که دیگر ستاره‌های میرنده بدونِ هیچ‌گونه درخششی تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند، گویی در رخ‌دادی با نامِ «آنووا (unnova)» به یک‌باره از پهنه‌ی آسمانِ مرئی ناپدید می‌شوند. انفجارهای پرتوی گاما به صورتِ فورانِ پرتوهای باریکی از تابشِ الکترومغناطیسی، از دو قطبِ ستاره‌ی در حالِ رمبش به بیرون پرتاب می‌شوند. اما کارهای پژوهشیِ US نشان می‌دهند که آنووا (فرآیندی که در آن ستارگانی با جرمِ کم‌تر تبدیل به سیاه‌چاله می‌شوند) هم ممکن است درخششِ ویژه‌ی خود را داشته و به ستاره‌شناسان این امکان را بدهد که تولدِ سیاه‌چاله‌ای با جرمِ ستاره‌ای، و یا سیاه‌چاله‌هایی با جرمِ متوسط را نیز شاهد باشند.
همان‌گونه که تونی پیرو (Tony Piro) اخترفیزیک‌دانی از موسسه‌ی فن‌آوریِ کالیفرنیا و یکی از سرپرستانِ این کارِ پژوهشی می‌گوید: «اگرچه می‌دانیم سیاه‌چاله‌ها وجود دارند، اما درباره‌ی نشانه‌ای قابلِ مشاهده که لحظه‌ی تولدِ آن‌ها را گزارش دهد بسیار کم می‌دانیم». هنگامی که یک ستاره‌ی سنگین به پایانِ عمرِ خود می‌رسد هسته‌ی آن رمبیده، محتوای الکترون و پروتون آن در هم آمیخته و به نوترون تبدیل می‌شوند. پیش از آن‌که فرآیندِ رمبش به پایان رسیده و سیاه‌چاله تشکیل شود، ستاره‌ی در حالِ رمبش به جسمی بسیار چگال تبدیل می‌شود که ستاره‌ی نوترونی نامیده شده و به تندی نابود می‌شود (البته در مقیاسِ زمان‌هایی که فرآیندهای کیهانی به طول می‌انجامند).
درخشش‌های نشان‌گر
یکی از فرآورده‌های این رمبش، آزادسازیِ نوترون‌هاست که کاهشِ شدیدِ جرم‌انرژیِ هسته‌ی ستاره را سبب شده و این به نوبه‌ی خود، کاهشِ ناگهانیِ نیروی گرانشیِ ستاره را در پی دارد. لایه‌های گازی که هسته‌ی ستاره را در بر گرفته‌اند معمولاً از جنسِ هیدروژن هستند. کاهشِ نیروی جاذبه‌ی هسته‌ی ستاره، لایه‌های گازیِ پیرامون آن را تحتِ تاثیر قرار داده و سببِ ایجادِ موجی کوبشی می‌شود که با سرعتی بیش از ۳ میلیون کیلومتربرساعت از هسته‌ی ستاره دور شده و در فضا پیش می‌رود.
در پژوهش‌هایی که پیش‌تر توسطِ دو ستاره‌شناس به نام‌های الیزابت لاوگرو (Lovegrove Elizabeth) و استن ووزلی (Stan Woosley) از دانش‌گاهِ کالیفرنیا واقع در سانتاکروز انجام شده چنین پیش‌بینی شده که این موجِ کوبشی پوششِ گازیِ پیرامونِ هسته را گرم کرده و برافروختگیِ ویژه‌ای تولید کند که نزدیک به یک سال پایدار می‌ماند و می‌توان آن را به عنوانِ نشانه‌ای از تولدِ یک سیاه‌چاله انگاشت. اگرچه چنین رخ‌دادی در حدودِ یک میلیون بار درخشان‌تر از خورشیدِ ماست اما هم‌چنان ممکن است در مقایسه با دیگر ستارگان، کم‌نور به نظر برسد. پیرو توضیح می‌دهد: «حتی در کهکشان‌هایی که نسبتاً به ما نزدیک‌ترند ممکن است این روی‌داد به سختی دیده شود».
نشانه‌ای مستقل از جرم سیاه‌چاله
با این وجود پیرو در بررسیِ تازه‌اش نشانه‌ای دیگر (از تولدِ سیاه‌چاله‌ها) را مشخص کرده که آشکارسازیِ آن از رویِ زمین، ساده‌تر از مشاهده‌ی برافروختگیِ پیش‌بینی‌شده توسطِ الیزابت لاوگرو و استن ووزلی است. این نشانه نخستین درخششی‌ست که از برخوردِ موجِ کوبشی با لایه‌های بیرونیِ ستاره ایجاد می‌شود. در موردِ یک ابرغولِ سرخ که مادرِ یک سیاه‌چاله است این درخششِ گریزنده ۱۰ تا ۱۰۰ برابر روشن‌تر از برافروختگیِ پیش‌بینی‌شده در بررسی‌های الیزابت لاوگرو و استن ووزلی خواهد بود. قله‌ی (پیکِ) این درخشش نیز در طولِ موج‌های فرابنفش و مرئی بوده و می‌توان آن را از کهکشان‌های همسایه رصد کرد. پیرو برای physicsworld.com چنین توضیح می‌دهد: «اگر این درخششِ تازه‌پیش‌بینی‌شده دیده شود چگونگیِ تشکیلِ سیاه‌چاله‌ها را مستقل از این‌که چه جرمی دارند، آشکار خواهد کرد و ره‌یافتی تازه پیشِ روی پژوهش‌گران خواهد گذاشت که به کمکِ آن بتوانند این پدیده‌ی گرانشیِ شگفت را مطالعه و بررسی کنند».
کریس رینولدز (Chris Reynolds) استادِ ستاره‌شناسی از دانش‌گاهِ مریلند که در این پژوهش شرکت نداشته است چنین می‌گوید: «هم‌اینک عدمِ قطعیت‌های بسیاری درباره‌ی تشکیلِ سیاه‌چاله‌ها وجود دارد، هم در موردِ گونه‌ی ستاره‌هایی که تواناییِ تبدیل‌شدن به سیاه‌چاله را دارند و هم درباره‌ی خودِ روی‌دادِ تشکیلِ یک سیاه‌چاله و چگونگیِ مقایسه‌ی انفجارِ پرتوی گاما با انفجارِ ابرنواختری و آنووا». وی هم‌چنین می‌افزاید: «پژوهش‌های نظری مانندِ این مقاله در پیش‌بردِ جست‌وجوهای ما در سراسرِ آسمانِ شب، بسیار ارزشمند هستند چراکه هرگاه بدانیم چیزی که در پیِ آن هستیم چگونه است، گشتن و جست‌وجوی آن بسیار ساده‌تر می‌شود. در این مورد نیز دانستنِ این‌که تولدِ یک سیاه‌چاله به چه میزان درخشندگی تولید می‌کند، و یا این‌که این درخشش در چه بازه‌ی زمانی پدیدار می‌شود کمکِ بسیار سودمندی در روندِ جست‌وجو برای یافتن و رصد کردنِ فرآیندِ تولدِ یک سیاه‌چاله خواهد بود».
http://pnu-club.com/imported/2013/06/124.jpg دریچه‌ای تازه
رییم ساری (Re’em Sari) استادِ اخترفیزیک که در این پژوهش شرکت نداشته است چنین می‌گوید: «ما تاکنون چنین می‌پنداشتیم که انفجارهای پرتوی گاما بهترین نشانه برای تولدِ سیاه‌چاله‌هایی با جرمِ ستاره‌ای هستند. اما چنین انفجارهای سهمگینی بسیار کم‌یاب هستند و در راستای ویژه‌ای منتشر می‌شوند. بنابراین تنها یک فردِ خوش‌شانس از میانِ صد رصدکننده می‌تواند از مشاهده‌ی چنین انفجارهایی لذت ببرد. اما بنا بر این پژوهشِ تازه، موجِ کوبشیِ گریزنده‌ای که از ستاره‌ی مادر گسیل می‌شود گرچه نشانه‌ای ضعیف است، اما تابشی مشخص و همسان‌گرد بوده که رخ‌دادِ آن مکرر و احتمالِ مشاهده‌ی آن بیش‌تر است». ساری هم‌چنین می‌افزاید که اگر امکانِ آشکارسازیِ چنین رخ‌دادی وجود داشته باشد، دریچه‌ای تازه در زمینه‌ی مطالعه‌ی سیاه‌چاله‌ها به روی ما گشوده خواهد شد.
هم‌اینک چالشِ پیشِ رو، مشاهده‌ی چنین درخششی در عمل است. بنا بر گفته‌های پیرو باید بتوانیم در هر سال، دستِ کم یکی از این درخشش‌ها را ببینیم. طرح‌های نقشه‌برداری (از آسمان) که با میدانِ دیدِ گسترده انجام می‌شوند و آسمان را برای مشاهده‌ی درخشش‌های نوریِ گذرا زیر نظر دارند، برای مشاهده و بررسیِ درخشش‌های ناشی از تولدِ سیاه‌چاله‌ها ایده‌آل هستند. یکی از این طرح‌های نقشه‌برداری طرحِ کارخانه‌ی سیارِ پالومار در دانش‌گاهِ کلتک (Transient Factory Caltech’s Palomar) است که پیرو در زمینه‌ی پژوهش درباره‌ی پدیده‌ی پیش‌بینی‌شده توسطِ خودش با این طرح هم‌کاری می‌کند. در بخشِ نظری هم پیرو در تلاش است تا با به کارگیریِ مدل‌های رایانه‌ای پیش‌رفته‌تر، این درخشش‌ها را با جزییاتِ بیش‌تری همانندسازی کند.
http://bigbangpage.com